JP4594883B2 - 作業車のフレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、キャビンフレームを備えた作業車のフレーム構造に関する。

上記のような作業車のフレーム構造としては、例えば、車体フレームにキャビンフレームをボルト連結したもの（例えば特許文献１参照）や、機体ボディの後部に防振連結部を介して運転キャビンを搭載支持したもの（例えば特許文献２参照）がある。
特開２００１−１９１９５８号公報（段落番号００２７、段落番号００２９、図１、図７） 特開２００６−３６０７３号公報（段落番号００１３、図１、図２、図５）

上記の構成では、キャビンフレーム（運転キャビン）は、搭乗者を保護するための高い強度を有するように、又、車体フレーム（機体ボディ）は、キャビンフレームの装備を可能にするための高い強度を有するように、それらに独自の強度部材や補強部材を備えて、それらを強度の高いものに構成する必要がある。そのため、フレームの構成部品が多くなってフレーム構造が複雑化するとともに作業車全体としての重量が重くなり、結果、製造コストが高騰し、又、生産性や燃費の低下などを招くことになる。

本発明の目的は、フレーム構造の合理化を図ることで、製造コストの削減、及び、生産性や燃費の向上などを図れるようにすることにある。

上記の目的を達成するため、本発明のうちの請求項１に記載の発明では、左右一対の前輪及び左右一対の後輪を備えた車体の前部にボンネットを配備し、車体の後部にエンジン及び変速装置を配備し、前記エンジン及び前記変速装置の上方に荷台を配備し、車体の前後中間部に搭乗空間を形成するキャビンを配備し、単一部材で全長に亘って連続する閉ループ形に形成された左のサイドフレームと、単一部材で全長に亘って連続する閉ループ形に形成された右のサイドフレームとを複数のクロスメンバーで連結して、箱状に枠組み連結したキャビンフレームを構成し、前記キャビンフレームをベースフレームに溶接して車体フレームを構成してあり、前記ベースフレームに備えられた左右のサイドメンバーを、その後半側の高さ位置が前半側の高さ位置よりも高くなるクランク状に形成し、前記左右のサイドフレームの底部を、前記左右のサイドメンバーの前半側後部に車体横外方に向けて延出するように溶接された左右の連結部材にそれぞれ溶接してある。

この構成によると、車体フレームは、ベースフレームとキャビンフレームとの溶接一体構造となり、これによって、搭乗者を保護するための高い強度を有するように構成されるキャビンフレームが車体フレームの強度部材として機能することになる。

つまり、キャビンフレームの装備を可能にするための強度部材や補強部材を車体フレームに備えるのではなく、本来より高い強度を有するキャビンフレームを有効利用して車体フレームを構成する、というフレーム構造の合理化を図ることで、車体フレームとしての高い強度を確保しながらも、フレームの構成部品を削減することができる。

従って、フレーム構造の簡素化や作業車全体としての軽量化を図ることができ、製造コストの削減、並びに、生産性や燃費の向上などを図ることができる。

この構成によると、サイドフレームの構成部品を削減することができ、サイドフレームの形成に要するコストや手間を削減できる。従って、構成の簡素化による製造コストの削減や生産性の向上などを図ることができる。

この構成によると、左右のサイドフレームを閉ループ形に形成したことで、キャビンフレームにかかる外力がサイドフレームにおいて吸収・分散され易くなり、局部的な応力集中に起因したキャビンフレームの変形や破損などを防止できる。

従って、フレーム構造の合理化によって、製造コストの削減、並びに、生産性や燃費の向上などを図りながら、局部的な応力集中に起因したキャビンフレームの変形や破損などを防止できる。

本発明のうちの請求項２に記載の発明では、上記請求項１に記載の発明において、前記左右のサイドフレームにパイプ材を採用してある。

この構成によると、サイドフレームに板金材を採用する場合に比較して、サイドフレームのフレーム幅を狭くしながら、サイドフレームを軽量で高い強度を有するものに構成することができ、視界性や開放感の向上を図ることができる。

従って、フレーム構造の合理化による、製造コストの削減、並びに、生産性や燃費の向上などに加えて、運転性や居住性の向上を図ることができる。

本発明のうちの請求項３に記載の発明では、上記請求項１又は２に記載の発明において、前記左右のサイドフレームとして、その全長にわたって一直線状に凹入する断面視くの字状の一対の凹部が対向形成された異形パイプを採用し、前記左右のサイドフレームにおける前記一対の凹部のうちの内側外周縁部となる凹部の下向き部分を前記左右の連結部材の外端部にそれぞれ係合させて溶接してある。

この構成によると、例えば、異形パイプによって、その凹部がサイドフレームの外側内周縁部となるようにサイドフレームを形成すれば、その凹部を、サイドフレームに外開き式のドアを備える際のドア受面に有効利用することができる。
つまり、異形パイプでサイドフレームを形成することで、ドア受面を形成する手間を要することなく、サイドフレームにドア受面を備えることができる。

又、サイドフレームの横外側面ではなく、凹部にドア受面を形成することで、ドアをドア受面に接合させた閉じ状態においては、ドアとドア受面との接合箇所をサイドフレームによって隠すことができ、これによって、その接合箇所からの雨水や塵埃などの流入をより効果的に抑制できるとともに、空力特性や外観を向上させることができる。

従って、生産性、居住性、及び燃費の向上などをより効果的に図れる上に、外観の向上を図ることができる。

本発明のうちの請求項４に記載の発明では、上記請求項３に記載の発明において、前記左右のサイドフレームの底部同士に亘って、前記左右のサイドメンバーの前半側後部及び前記左右の連結部材の上面側に位置する状態で、前記キャビンの床部を構成するクロスメンバーを溶接してある。

図１には輸送などに適した作業車の全体側面が、図２にはその全体平面が示されており、この作業車は、車体フレーム１に防振支持された空冷式のエンジン２からの動力を、静油圧式無段変速装置３やギヤ式変速装置４などを介して、左右一対の前輪５及び後輪６に伝達する四輪駆動型に構成されている。

作業車の前部には、前輪フェンダ兼用の下部カバー７、上部の左右中央が開口された上部カバー８、及び、その開口を開閉可能に覆う揺動開閉式のボンネット９、などが配備され、それらで形成した収納空間に空調ユニット１０などが装備されている。

作業車の前後中間部には、前輪操舵用のステアリングホイール１１や、簡易着脱可能に支持された長椅子型の座席１２、などを配備して搭乗部１３を形成するとともに、搭乗空間を形成するキャビン１４が配備されている。

作業車の後部には、ギヤ式変速装置４の上方に配備した油圧式のダンプシリンダ１５の作動で、車体フレーム１の後端部に配備した左右向きの支軸１６を支点にして上下揺動する荷台１７が配備されている。

図１〜６に示すように、車体フレーム１は、ベースフレーム１８とキャビンフレーム１９とを溶接によって連結した溶接一体構造であって、搭乗者を保護するための高い強度を有するように構成されたキャビンフレーム１９が、車体フレーム１の強度部材として機能するように構成されている。

ベースフレーム１８は、左右一対のサイドメンバー２０、断面形状Ｌ字形のクロスメンバー２１、断面形状コの字形のクロスメンバー２２、及び、空調ユニット用の支持フレーム２３、などを溶接して構成され、その後部に防振連結装備された支持フレーム２４を介して、エンジン２やギヤ式変速装置４などを支持する。

ベースフレーム１８におけるエンジン２の左側方箇所には、ラジエータ２５やオイルクーラ２６などを支持する支持フレーム２７が溶接され、ベースフレーム１８におけるエンジン２の右側方箇所には、燃料タンク２８を支持する支持部材２９が溶接されている。

左右の各サイドメンバー２０は、複数の角パイプ材を溶接することで、その後半側の高さ位置が前半側の高さ位置よりも高くなるクランク状に形成されている。又、各サイドメンバー２０の前半側後部には、前後一対で断面形状コの字形の連結部材３０が、車体横外方に向けて延出するように溶接されている。

図１及び図２に示すように、エンジン２は、その出力軸（図示せず）が車体の前後方向に沿って延出する姿勢で、その前部側が側面視でキャビン１４と重合する車体後部側の位置に配備され、そのエンジン２の後端にギヤ式変速装置４が直結され、ギヤ式変速装置４の後端に静油圧式無段変速装置３が連結装備されている。

キャビン１４は、キャビンフレーム１９に、座席１２、ルーフパネル３１、フロントパネル３２、リヤパネル３３、及び、外開き式の左右一対のドア３４、などを備えて構成されている。

図１〜７に示すように、キャビンフレーム１９は、乗降口を形成する左右一対のサイドフレーム３５、それらの前部同士にわたる第１クロスメンバー３６、左右のサイドフレーム３５の前上部同士にわたる第２クロスメンバー３７、左右のサイドフレーム３５の前下部同士にわたる第３クロスメンバー３８、左右のサイドフレーム３５の後上部同士にわたる第４クロスメンバー３９、左右のサイドフレーム３５の背部同士にわたる第５クロスメンバー４０、左右のサイドフレーム３５の底部同士にわたる第６クロスメンバー４１、第５クロスメンバー４０と第６クロスメンバー４１とにわたる板金製の左右一対の座席支持部材４２、左右の座席支持部材４２の前上部同士にわたる連結部材４３、及び、第５クロスメンバー４０と左右の座席支持部材４２とにわたる左右一対の手摺部材４４、などを溶接して箱状に枠組み連結することで、高い強度を有するように構成されている。

図４〜７に示すように、左右の座席支持部材４２には、それらの間に形成された開口４５を塞ぐための板金製のカバー４６が簡易着脱可能に取り付けられており、このカバー４６を座席１２とともに取り外して開口４５を開放することで、キャビン１４の後部下方に配備したオイルタンク４７に対する給油などを簡単に行える。

図１及び図７に示すように、右側の座席支持部材４２の下方にはエアクリーナ４８が配備されており、このエアクリーナ４８のエレメント交換は、右側の座席支持部材４２の右側部に着脱可能にボルト連結したカバー４９を取り外すことで簡単に行える。

図１〜６に示すように、左右の各サイドフレーム３５は、単一の異形パイプ３５に、外観や空力特性の向上を図ることができる三次元曲線を有するように、前後左右に小さい曲率や比較的小さい曲率で緩やかに湾曲させる三次元曲げ加工を施した後、その後部中央箇所において上下方向に一直線状に連なる両端部を溶接し、その溶接箇所を研削して均すことで、閉ループ形に形成されている。

このように、左右の各サイドフレーム３５を、外観や空力特性の向上を図ることができる三次元曲線を有する閉ループ形に形成すれば、外観や空力特性の向上を図れるだけでなく、キャビンフレーム１９にかかる外力が左右のサイドフレーム３５において吸収・分散され易くなることから、局部的な応力集中に起因したキャビンフレーム１９の変形や破損などを効果的に抑制できる。

しかも、各サイドフレーム３５を単一の異形パイプ３５で形成することから、サイドフレーム３５のフレーム幅を狭くすることによる視界性や開放感の向上を図りながら、サイドフレーム３５を軽量で高い強度を有するものに構成でき、又、サイドフレーム３５の構成部品を削減でき、溶接箇所や研削箇所を削減できることから、製造コストの削減や生産性の向上などを図ることができる。

図３〜１２に示すように、異形パイプ３５は、その全長にわたって一直線状に凹入する断面視くの字状の一対の凹部３５Ａ，３５Ｂが対向形成され、かつ、非凹入部の一方に一直線状の面取部３５Ｃが形成された断面形状略瓢箪形のものであり、一方の凹部３５Ａがサイドフレーム３５の外側内周縁部を形成し、他方の凹部３５Ｂがサイドフレーム３５の内側外周縁部を形成し、面取部３５Ｃがサイドフレーム３５の内側内周縁部を形成するように曲げ加工が施されている。

これによって、各サイドフレーム３５の外側内周縁部となる凹部３５Ａの一側面で形成される外向きの周面部分３５ａは、左右のドア３４を受け止めるドア受面３５ａとして使用することができる。

各サイドフレーム３５の内側外周縁部となる凹部３５Ｂの一側面で形成される上向きの面部分３５ｂは、ルーフパネル３１を受け止めるルーフ受面３５ｂとして使用することができる（図９参照）。

各サイドフレーム３５の内側外周縁部となる凹部３５Ｂの一側面で形成される前向きの面部分３５ｃは、フロントパネル３２を受け止めるフロント受面３５ｃとして使用することができる（図８参照）。

各サイドフレーム３５の内側外周縁部となる凹部３５Ｂの一側面で形成される後向きの面部分３５ｄは、リヤパネル３３を受け止めるリヤ受面３５ｄとして使用することができる（図１１参照）。

各サイドフレーム３５の内側外周縁部となる凹部３５Ｂの下向き部分３５ｅは、ベースフレーム１８の左右に溶接装備した連結部材３０の外端部との係合で、ベースフレーム１８とキャビンフレーム１９の左右方向での位置関係を所定の連結位置に確定する位置決め部３５ｅとして使用することができる。

つまり、異形パイプ３５の各凹部３５Ａ，３５Ｂを、各パネル３１〜３３や左右のドア３４に対する各受面３５ａ〜３５ｄ、あるいは、ベースフレーム１８に対する左右方向での位置決め部３５ｅとして有効利用できることから、それらの受面３５ａ〜３５ｄや位置決め部３５ｅを別途形成する場合に比較して、生産性の向上を図ることができる。

又、異形パイプ３５の各凹部３５Ａ，３５Ｂに、各パネル３１〜３３の周縁部や左右の各ドア３４の周縁部が係入して隠れることから、外観や空力特性の向上を図れるとともに、各凹部３５Ａ，３５Ｂと各パネル３１〜３３や各ドア３４との接合箇所からの雨水や高圧洗浄水あるいは塵埃などの流入をより確実に回避できる。

しかも、サイドフレーム３５の内側内周縁部を異形パイプ３５の面取部３５Ｃで形成することで、その内側内周縁部がキャビン１４の内方に不必要に張り出すこと防止でき、結果、その内側内周縁部の張り出しによって搭乗者に圧迫感を与える虞を回避できる。

図４〜８、図１０及び図１１に示すように、各クロスメンバー３６〜４１には、絞り加工を施すことで強度の向上が図られた板金材が採用されており、これによって、キャビンフレーム１９として高い強度を確保しながら軽量化を図ることができる。

第１クロスメンバー３６は、その上部の外面３６ａが左右のサイドフレーム３５のフロント受面３５ｃと同一面を形成するように加工されている（図５及び図８参照）。

第２クロスメンバー３７は、その前部の外面３７ａが左右のサイドフレーム３５のフロント受面３５ｃと同一面を形成するように加工されている（図５及び図８参照）。

つまり、第１クロスメンバー３６の上部外面３６ａと、第２クロスメンバー３７の前部外面３７ａとを、フロント受面として使用することができる。

第２クロスメンバー３７は、その後部の外面３７ｂが左右のサイドフレーム３５のルーフ受面３５ｂと同一面を形成するように加工されている（図５及び図１０参照）。

第４クロスメンバー３９は、その前部の外面３９ａが左右のサイドフレーム３５のルーフ受面３５ｂと同一面を形成するように加工されている（図５及び図１０参照）。

つまり、第２クロスメンバー３７の後部外面３７ｂと、第４クロスメンバー３９の前部外面３９ａとを、ルーフ受面として使用することができる。

第４クロスメンバー３９は、その後部の外面３９ｂが左右のサイドフレーム３５のリヤ受面３５ｄと同一面を形成するように加工されている（図５及び図１１参照）。

第５クロスメンバー４０は、その上部の外面４０ａが左右のサイドフレーム３５のリヤ受面３５ｄと同一面を形成するように加工されている（図５及び図１１参照）。

つまり、第４クロスメンバー３９の後部外面３９ｂと、第５クロスメンバー４０の上部外面４０ａとを、リヤ受面として使用することができる。

図示は省略するが、ベースフレーム１８における左右一対のサイドメンバー２０や前後中間部のクロスメンバー２２などに、キャビンフレーム１９の第３クロスメンバー３８、第５クロスメンバー４０、及び第６クロスメンバー４１などが溶接され、ベースフレーム１８の各連結部材３０に、キャビンフレーム１９の対応するサイドフレーム３５などが溶接されている。

図１〜６及び図８〜１３に示すように、フロントパネル３２は、透明の曲面ガラス５０の周縁部にウェザーストリップ５１を装着して構成され、その上縁部が左右一対のヒンジ５２を介して第２クロスメンバー３７に連結され、又、その下縁部が左右一対の開閉保持具５３を介して第１クロスメンバー３６に連結されたことで、各ヒンジ５２の枢支軸５２Ａを支点にした上支点周りでの前後揺動による開閉操作が可能に、かつ、所定の開き位置と閉じ位置での位置保持が可能に構成されている。

リヤパネル３３は、透明の曲面ガラス５４の周縁部にウェザーストリップ５５を装着して構成され、その上縁部が左右一対のヒンジ５６を介して第４クロスメンバー３９に連結され、又、その下縁部が左右一対の開閉保持具５７を介して第５クロスメンバー４０に連結されたことで、各ヒンジ５６の枢支軸５６Ａを支点にした上支点周りでの前後揺動による開閉操作が可能に、かつ、所定の開き位置と閉じ位置での位置保持が可能に構成されている。

左右の各ドア３４は、周縁部にウェザーストリップ５８を装着した透明の曲面ガラス５９に、キャビン外部からの開閉操作を可能にする外側ハンドル６０、キャビン内部からの開閉操作を可能にする内側ハンドル６１、及び、内外からの解除操作が可能な保持機構６２、などを備えたフレームレス構造に構成され、その後縁部が、上下一対のヒンジ６３を介して、サイドフレーム３５の後部中央箇所において上下方向に一直線状に延びるドア取付部３５Ｄに連結されたことで、各ヒンジ６３の枢支軸６３Ａを支点にした後支点周りでの左右揺動による開閉操作が可能に構成され、その閉じ操作による所定の閉じ位置への到達に伴って、保持機構６２がキャビンフレーム１９に備えた固定金具（図示せず）に係合することで、所定の閉じ位置に位置保持できるように構成されている。

そして、上記のように、揺動開閉操作可能に構成されるフロントパネル３２、リヤパネル３３、及び、左右の各ドア３４に曲面ガラス５０，５４，５９を採用したことで、それらの保形性が高くなって、車体の振動などに起因した撓み変形などを効果的に抑制することができ、それらの閉じ状態でのキャビンフレーム１９に対する密着度を高い状態に維持し易くなることから、優れた防水性や気密性を安定して得られるようになり、結果、キャビン１４での居住性の向上を図ることができる。

〔別実施形態〕

〔１〕作業車としては、キャビンフレーム１９のみでキャビン１４を構成したもの、キャビンフレーム１９にルーフパネル３１のみを備えてキャビン１４を構成したもの、キャビンフレーム１９にルーフパネル３１とフロントパネル３２とを備えてキャビン１４を構成したもの、などであってもよく、又、キャビン１４の左右一側方のみにドア３４を備えたものや、スライド開閉式のドア３４を装備したものであってもよい。

〔２〕ベースフレーム１８としては、左右一対のサイドメンバー２０や複数のクロスメンバー２１，２２などとともに、エンジン２やギヤ式変速装置４を支持する支持フレーム２４を溶接して構成したものであってもよい。

〔３〕サイドフレーム３５に、全長にわたって一直線状に凹入する断面視くの字状の単一の凹部３５Ａが形成された異形パイプ、凹部３５Ａなどが形成されない丸パイプ材や角パイプ材、所望の形状が得られるように押し出し成形された成型品、あるいは、閉ループ形やループ状に打ち抜いた板金材、などを採用してもよい。

〔４〕各クロスメンバー３６〜４１に、パイプ材やアングル材あるいはチャンネル材などを採用するようにしてもよい。特に、ルーフパネル３１、フロントパネル３２、又はリヤパネル３３を支持する第１クロスメンバー３６、第２クロスメンバー３７、第４クロスメンバー３９、及び第５クロスメンバー４０に、全長にわたって一直線状に凹入する断面視くの字状の単一の凹部３５Ａが形成された異形パイプを採用すれば、その凹部３５Ａを、対応するパネルの受面として使用することができ、各受面を別途形成する場合に比較して、生産性の向上を図ることができる。

作業車の全体側面図 作業車の全体平面図 作業車のフレーム構造を示す側面図 作業車のフレーム構造を示す平面図 作業車のフレーム構造を示す斜視図 作業車のフレーム構造を示す要部の縦断正面図 座席下方のフレーム構造を示す要部の縦断正面図 キャビン前部でのドア及びフロントパネルの受け止め構造を示す要部の横断平面図 キャビン上部でのドア及びルーフパネルの受け止め構造を示す要部の縦断正面図 キャビン後上部でのドア及びルーフパネルの受け止め構造を示す要部の縦断正面図 キャビン後部でのドア及びリヤパネルの受け止め構造を示す要部の横断平面図 ベースフレームとキャビンフレームとの連結部の一部を示す要部の縦断正面図 キャビンの構成を示す要部の側面図

１ 車体フレーム
２ エンジン
３ 静油圧式無段変速装置（変速装置）
４ ギヤ式変速装置（変速装置）
５ 前輪
６ 後輪
９ ボンネット
１４ キャビン
１７ 荷台
１８ ベースフレーム
１９ キャビンフレーム
２０ サイドメンバー
３０ 連結部材
３５ サイドフレーム（異形パイプ）
３５Ａ 凹部
３５Ｂ 凹部
３５ｅ 下向き部分
３６ クロスメンバー
３７ クロスメンバー
３８ クロスメンバー
３９ クロスメンバー
４０ クロスメンバー
４１ クロスメンバー（キャビンの床部を構成するクロスメンバー）

Claims (4)

1. 左右一対の前輪及び左右一対の後輪を備えた車体の前部にボンネットを配備し、車体の後部にエンジン及び変速装置を配備し、前記エンジン及び前記変速装置の上方に荷台を配備し、車体の前後中間部に搭乗空間を形成するキャビンを配備し、
   単一部材で全長に亘って連続する閉ループ形に形成された左のサイドフレームと、単一部材で全長に亘って連続する閉ループ形に形成された右のサイドフレームとを複数のクロスメンバーで連結して、箱状に枠組み連結したキャビンフレームを構成し、
   前記キャビンフレームをベースフレームに溶接して車体フレームを構成してあり、
   前記ベースフレームに備えられた左右のサイドメンバーを、その後半側の高さ位置が前半側の高さ位置よりも高くなるクランク状に形成し、
   前記左右のサイドフレームの底部を、前記左右のサイドメンバーの前半側後部に車体横外方に向けて延出するように溶接された左右の連結部材にそれぞれ溶接してある作業車のフレーム構造。
2. 前記左右のサイドフレームにパイプ材を採用してある請求項１に記載の作業車のフレーム構造。
3. 前記左右のサイドフレームとして、その全長にわたって一直線状に凹入する断面視くの字状の一対の凹部が対向形成された異形パイプを採用し、
   前記左右のサイドフレームにおける前記一対の凹部のうちの内側外周縁部となる凹部の下向き部分を前記左右の連結部材の外端部にそれぞれ係合させて溶接してある請求項１又は２に記載の作業車のフレーム構造。
4. 前記左右のサイドフレームの底部同士に亘って、前記左右のサイドメンバーの前半側後部及び前記左右の連結部材の上面側に位置する状態で、前記キャビンの床部を構成するクロスメンバーを溶接してある請求項３に記載の作業車のフレーム構造。